矩形钢管混凝土柱‑H型钢梁平翼缘外肋环板节点的制作方法

本发明属于建筑结构工程技术领域，特别涉及一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁平翼缘外肋环板连接节点。

背景技术：

钢管混凝土结构是在钢管中填充混凝土构成，钢管的存在能够防止混凝土过早开裂，混凝土的存在能够防止钢管的过早屈曲，二者共同工作能充分发挥钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点，因此具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、经济效益显著和施工环保等许多优点。

矩形钢管混凝土结构具有抗弯刚度大、节点连接方便的优点。而矩形钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系，因平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快、造价低等特点，在高层及超高层建筑中具有很好的应用前景，现已受到国内外工程领域的普遍重视。

常用的矩形钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点包括：内隔板式节点，外环板节点，隔板贯通节点、外肋环板等节点形式。节点广泛采用栓焊混合连接方式，即翼缘焊接，腹板螺栓连接。1994年的美国北岭地震和1995年的日本阪神地震中，多高层钢结构建筑的许多连接节点出现了脆性破坏，破坏的位置在梁端焊接部位、柱端焊接部位、梁柱节点的节点板处等。分析原因是由于当时设计中只考虑了在梁上形成塑性铰达到吸收和耗散地震的目的，而忽视了节点域存在的应力集中和截面削弱对节点承载能力的影响，以及焊缝质量难以保证。且裂缝多起始于下翼缘焊缝处，该处的下翼缘焊缝是中断的，不易进行超声波检查。

鉴于传统的栓焊混合连接节点受焊缝影响抗震性能较差，国内一些人提出用全螺栓节点进行施工。实际工程经验表明全螺栓节点受力性能较好，避免了焊缝尤其是下翼缘焊缝缺陷的影响。但是由于需要加工和施工大量螺栓和螺栓孔，因此造价很高；并且由于螺栓安装需要较长的外伸隔板，因此对螺栓加工精度，现场梁柱安装定位精度要求非常高，一旦柱子倾斜或者梁不能对中，施工将十分困难。

在四种节点中，外肋环板是一种较新的节点形式，即在外环板节点的基础上，将其另外两侧的加强环板改为平贴于柱侧的竖向肋板，加以适当构造而形成。如图1所示。

外肋环板新型节点构造简单，加工安装方便，传力明确可靠，克服了外环板节点墙板安 装问题。外肋环板节点在加工制作时不受钢管直径的限制，克服了在低层和多层住宅建筑中由于采用的方钢管柱边长较小而无法采用内隔板节点的缺点。此外，外肋环板节点的钢管柱连续贯通，适应了工业化生产需求，特别是随着冷弯薄壁钢管大型生产线的投产和钢结构住宅的发展，该种节点的优势将得到更好的发挥，代表着未来节点构造的发展方向，是一种值得研究与推广的节点形式。传统外肋环板新型节点构造简单，加工安装方便，传力明确可靠。但同时超出梁翼缘部分的竖向肋板也存在室内突角的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，在外肋环板节点的基础上，提供一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁平翼缘外肋环板节点。本发明的节点可以进一步避免外肋环板节点中竖向肋板在室内有凸角问题，而且保证受力合理；施工方便快捷，减少因施工误差造成的施工困难、延误工期等情况。本发明的技术方案如下：

一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁平翼缘外肋环板节点，用于连接矩形钢管混凝土柱(1)和H型钢梁(2)，包括多个竖向肋板(3)，上外环板(4)，腹板连接板(5)，下外环板(6)和高强螺栓(7)，上外环板(4)和下外环板(4)的宽度与矩形钢管混凝土柱(1)的宽度相当，两者分别通过坡口焊固定在矩形钢管混凝土柱(1)的相应高度处，腹板连接板(5)用角焊缝焊接在上外环板(4)和下外环板(6)之间，其下部预留有使H型钢梁(2)下翼缘可以插入的空隙；竖向肋板(3)靠近上外环板(4)或下外环板(6)的一侧的长度与上外环板(4)或下外环板(6)相同，靠近钢管混凝土柱(1)一侧的长度与钢管混凝土柱(1)的宽度相同；竖向肋板(3)与钢管混凝土柱(1)之间用角焊缝连接，竖向肋板(3)与上外环板(4)或下外环板(4)之间用坡口焊连接；腹板连接板(5)和H型钢梁(2)之间通过高强螺栓(7)相连；H型钢梁(2)的上翼缘与上外环板(4)用坡口焊进行焊接；H型钢梁(2)的下翼缘与下外环板(6)用坡口焊进行焊接。

本发明的有益效果如下：

1.加工、制作简单。本发明是基于施工实践经验改造得来，通过将竖向肋板外露梁翼缘部分的切割，避免外肋环板节点中竖向肋板在室内的凸角现象，特别适合于住宅钢结构对空间的要求。

2.受力上，构造简单，传力明确。外肋环板节点中的竖向肋板部分由之前的条形钢板切割为T形钢板，并采用坡口焊缝进行焊接，坡口焊缝的位置正好处于竖向肋板的中部，梁翼缘的传来的荷载可以很好的传递到柱腹板，使柱腹板承担一定的荷载，节点受力简单明确。

3.加工方便，经济效益好。受力性能等同于现有外肋环板节点，同时节省了用钢量，降低了造价。

附图说明

图1：本发明的构件三维图；

图2：构件加工详图，(a)为H型钢梁详图；(b)为上/下外环板详图；(c)腹板连接板(5)详图；(d)两种方式竖向肋板(3)详图。

图3：节点正视图；

图4：节点水平截面图。

具体实施方式

本发明提出一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁平翼缘外肋环板连接节点，由以下几部分组成：矩形钢管混凝土柱1，H型钢梁2，竖向肋板3，上外环板4，腹板连接板5，下外环板6，高强螺栓7。本发明的实现方法如下：

<1>.在工厂按照图纸加工H型钢梁2端部、竖向肋板3、上外环板4、腹板连接板5、下外环板6(见图1)，其中腹板连接板5厚度不应小于钢梁腹板厚度，上外环板4和下外环板6不应小于钢梁上下翼缘厚度。

<2>.将上外环板4和下外环板6在矩形钢管混凝土柱壁相应高度处用坡口焊进行焊接，并在上外环板4、下外环板6之间用角焊缝焊接腹板连接板5(见图2，此处需注意腹板连接板5的位置，应在下部预留出使钢梁下翼缘插入的空隙，空隙宜比钢梁下翼缘厚度大至少5mm，上部预留空隙可适当减小)。

<3>.将两侧上下竖向肋板3紧贴于上外环板4、下外环板6和钢管混凝土柱1进行焊接连接，其中竖向肋板3与钢管混凝土柱1用角焊缝进行连接，竖向肋板3与上外环板4和下外环板6用坡口焊缝进行连接(见图3)。将上述加工完成以后，作为一个整体在现场定位安装。

<4>.现场部分：H型钢梁2的腹板紧贴腹板连接板5，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁2的上翼缘与上外环板4用坡口焊进行焊接；H型钢梁2的下翼缘与下外环板6用坡口焊进行焊接；(见图4)。